JPH02263244A - プロセス制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、診断プログラムを内蔵させたプロセス制御
システムの改良に関する。

（従来の技術） 第５図は、この種のプロセス制御システムに使用されて
いるプロセス制Ｗ装置の一例を示すブロック図である。

同図において、ＣＰＬＪＩは、ＲＯＭ２に格納されてい
る動作プログラム２−１及び診断プログラム２−２に従
って、当該プロセス制御装置７を統括制御するものであ
る。

入出力部３は、ディジタル入力信号（以下、ＤＩという
）、ディジタル出力信号（以下、Ｄｏという）、アナロ
グ入力信号（以下、ＡＩという）及びアナログ出力信号
（以下、ＡＯという）等を取り扱う入力部３−１と、そ
れらＤＩ、Ｄｏ、Ａ１、ＡＯの各種診断を行なう診断部
３−２とを備えており、ｃｐｕｉからの指令により動作
するようになされている。

ＲＡＭ４には、動作時に必要なデータ等を保存するワー
キングエリア４−１と、伝送用バッフ？エリア４−２と
が設けられており、これらのエリアに対しＣＰＵ１は必
要に応じて読み書き動作を行なうようになっている。

伝送部５は、バス制御部５−１．デコーダ５−２、ライ
ンインターフェース５−３等を備えており、ＣＰＬＪｌ
の指令に応じて、伝送ライン６を通して他の機器とのデ
ータの授受を行なっており、伝送用データは伝送用バッ
ファ４−２に格納されている。

ＲＯＭ２に格納されているプログラムは、通常システム
プログラムと称され、第６図に示されるように、システ
ムを動作させるのに必要な動作プログラム２−１と、当
該プロセス制御装置７の各部の故障診断を行なう診断プ
ログラム２−２とから構成されている。

ここで、システムを動作するのに必要な動作プログラム
２−１とは、入出力を実行する入出カプログラム２−１
８　、制御機能が存在する場合には制御プログラム２−
１ｂ　、その他伝送プログラム２−１Ｃ等を差すもので
ある。

これに対し診断プログラム２−２とは、主に機器のハー
ドウェアをチエツクするプログラムであり、メモリの診
断プログラム２−２ａ、人出力部診断プログラム２−２
ｂ　、伝送部診断プログラム２−２Ｃ等がハードウェア
の構成に応じて存在する。

入出力部の診断は、入出カプログラムが実行される際に
作動する。例えば、Ｏｏ出シカプログラム実行される際
には、出力されたＤＯをリードバックしてその正常、異
常を診断する。

また、ＤＩ入カプログラムが実行される際には、入力と
同時にこれにパリティをつけ、入力後にパリティチエツ
クを行なう。

同様に、ＡＯ出カプログラムが実行される際にはリード
バック処理を、またＡＩ入カプログラムが実行される際
には、ＡＤコンバータにおける変換タイムアウト等を診
断する。

更に、伝送部の診断の場合には、正常に伝送が終了した
か、送られた伝送サイ、ズは正常か等をチエツクする。

このようにして、診断プログラムにより異常が検出され
た場合には、外部に対し当該プロセス制御装置７が故障
している旨を報知する。

この場合、同一の制御対象に対して、マスタ。

スレーブからなる２台のプロセス制御装置を切換可能に
接続して２重化を行なったプロセス制御システムの場合
には、マスタからスレーブへと制御権を移行させる。

一方、故障したプロセス制御装置７については、通常、
工場に持ち返り故障の解析を次のような手順で行なう。

（１）　　不具合現象の再現テストを実行する。

（２）　　再現した不具合が、ハードの故障によるもの
かどうかを検討する。

（３）　　ソフトの不具合の場合には、デパックをして
プログラムを修正する。

〈４）　　ハードの故障である場合には、システムプロ
グラムのＲＯＭを外し、テストプログラムのＲＯＭに入
れ換える。そして、ハードテストプログラムを実行し、
ハードの故障部分を特定する。

ここで、ハードウェアのテストプログラムは、故障の解
析、異常個所の特定のための診断等を行なうもので、前
述したシステムプログラムとは別に存在するのが通例で
ある。

例えば、入出力部の診断を例に取ると、前述したシステ
ムプログラムの場合には、制御演算で算出された出力値
のみしかリードバックすることができないのに対し、テ
ストプログラムの場合には種々のパターンを実際に出力
し、これをリードバックするというようにハードの故障
診断をより細かく行なうことができる。

（発明が解決しようとする課題） プロセス制御装置は、上述したように、人出力部機器等
のようにハードの診断が必要な個所が多数存在する。

このため、通常のシステムプログラムとは別にハードの
テストプログラムが用意されており、不具合が発生した
場合にはハードの診断をテストプログラムで行なうのが
通例である。

不具合が発生した機器を工場に引取って再現テストを実
施しても、そのシステムを完全に再現づるということは
不可能であり、減少が再現しないことがよくある。また
、再現しても、その時に起きた不具合と全く同じであっ
たことの保証は得られない。

そのため不具合の調査は不具合が発生したその場で行な
うのが最も好ましい。

ハードの故障の診断のためにはテストプログラムが必要
であるが、現場にはテストプログラムがないのが通例で
ある。

そのため、現場でハードの診断をすることは難かしい。

もし、テストプログラムが用意されていても、同一のＲ
ＯＭにプログラムが存在しない場合には、システムプロ
グラムとテストプログラムとの交換作業（例えばＲＯＭ
の差し換え）が必要となる。

また、システムプログラムとテストプログラムとでは異
なった診断を実行するので、システムプログラムが異常
として検出した不具合が、テストプログラムでは発見で
きないこともある。

特に、２重化システムの場合には、オンラインで動作し
ている機器の故障を、システムプログラムが検出して２
重化切換えを行なっているが、２重化切換えが実行され
た後でオンラインで動作していた機器の故障を調べるが
、どこに故障があるかわからない場合もある。

この発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、オンライン動作中に故障を検
出した場合、自動的に故障の解析を行ない、故障個所を
特定することができるようにしたプロセス制御システム
を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するために、同一の制御
対象に対して、マスタ、スレーブからなる２台のプロセ
ス制御装置を切換可能に接続して２重化を行なったプロ
セス制御システムにおいて、 前記少なくともマスタとなるプロセス制御装置の側には
、通常時用、故障時用からなる２種類の診断プログラム
を内蔵させ、通常時用の診断プログラムの実行によりマ
スタ側の故障が検知されたときには、マスタからスレー
ブと制御権を移行させたのち、マスタ側では故障時用の
診断プログラムを実行して、据付環境下において故障原
因を究明し得るように構成したことを特徴とするもので
ある。

（作用） このような構成によれば、通常時用の診断プログラムの
実行によりマスタ側の故障が検知された時には、マスタ
からスレーブへと制御権を移行させた後、マスタ側では
故障時用の診断プログラムを実行して、据付環境下にお
いて故障原因を究明することができる。

（実施例） 以下に、本発明に係わるプロセス制御システムの一実施
例を第１図〜第４図を参照しながら説明する。

第２図に示されるように、本実施例システムにおいては
、同一の制御対象１０に対して、マスタ。

スレーブからなる２台のプロセス制ａ装置７．８が切換
可能に接続され、システムの２重化が行なわれている。

そして、この例では、マスタ側のプロセス制御装置７は
通常オンラインで動作するものであり、スレーブ側のプ
ロセス制御装＠８はマスタ側のプロセス制御装置７が故
障した場合に限りバックアップ動作を行なうようになっ
ている。

なお、図において９は、マスタ、スレーブの制御Ｉｌ源
を切換える切換回路である。

そして、少なくともマスタとなるプロセス制御装置７の
側には、第３図に示されるように、通常時用、故障時用
からなる２種類の診断プログラム１１．１３が内蔵され
ている。

ここで、通常時の診断プログラム１１は、メモリ診断プ
ログラム１１−１．人出力部診断プログラム１１−２．
伝送部診断プログラム１１−３から構成されている。

また、起動チエツクプログラム１２は、テストプログラ
ムを実行するかどうか、どのテストプログラムを実行す
るか等を決定するプログラムである。

また、故障時の診断プログラム１３は、メモリ故障診断
プログラム１３−１　、人出力部故障診断プログラム１
３−２．伝送部故障診断プログラム１３−３から構成さ
れている。

そして、第１図に示されるように、マスタ側のプロセス
制御装置７においては、通常時用の診断プログラムの実
行（ステップ１０２）によりマスタ側の故障が検知され
た時には、マスタからスレーブへと制御権を移行させた
後（ステップ１０１ＹＥＳ）、マスタ側では故障時用の
診断プログラムを実行して（ステップ１０３）、据付環
境下において故障原因を究明し得るように構成されてい
る。

次に、第４図Ｇ）〜（Ｃ）に示されるフローチャートを
参照しながら、本実施例システムの動作を系統的に説明
する。

通常時の診断プログラム１１を実行しているオンライン
のマスタ装置７は、診断により異常を検出すると（ステ
ップ４０１．４０２ＹＥＳ）、検出した故障モードを記
憶しくステップ４０３）、スタンバイ動作に移り（ステ
ップ４０４）　、制御権をスタンバイで動作していたス
レーブ装置８へと手渡す。

スタンバイに降格すると、出力部１０は切り離されるの
で、出力レジスタに出力データを書込んでも、オンライ
ン側の実出力にはｖｅＩＩがなくなる。

また、制御権を持ったスレーブ装置８が、制御が続行し
ているので、スタンバイとなったマスタ装置７が伝送を
ストップさせても、あるいはメモリ故障診断のために内
部メモリを壊しても、何ら影響は与えない。

この状態で、スタンバイに降格したマスタ装置の起動チ
エツクプログラムは、マスタ装置がオンラインの時に検
出した故障部分の診断のテストプログラムを選択して起
動する（ステップ４０５ＹＥＳ、４０６）。

起動されたテストプログラムでは、故障解析を開始しく
ステップ４０７．４０８＞、故障個所が特定できれば（
ステップ４０８ＹＥＳ）　、それを登録する（ステップ
４０９）。

一例として、伝送部の故障が発生した場合を挙げる。第
５図において符号５で示されるように、伝送部がいくつ
かの部分に分かれていた場合でも、通常時の診断プログ
ラム１１−３で確認できるのは、伝送０部５のいずれか
の個所に故障が生じているということだけである。

伝送部故障により起動チエツクプログラム１２に起動さ
れた伝送部故障診断ブＯグラム１３−３は、各部分で伝
送を折り返す診断を実行する。

バス制御部５−１で折り返す伝送は正しいか。

デコーダ部５−２で折り返すデータは正しいか。

ラインインタフェース５−３で折り返すデータは正しい
かというように個別に診断を行なう。

そうすることにより、伝送部５のどの部分が故障してい
るかが特定でき、診断プログラムがこれを記憶しておく
。

マスタに故障が発生して２重化切換えが起きたことを知
ったメテンナンスインは、マスタ機器の残している故障
解析情報を読み出し、正常な機器と交換する。

故障のマスタ機器は読み出した故障解析情報と共に修理
する。

以上の実施例システムによれば次のような効果がある。

従来は２重化プロセス入出力機器のオンラインに異常が
発生して切換った場合には、故障機器と正常な機器とを
交換した後、工場で故障原因の解析を行なっていたが、
はんのちょっとした条件の違いにより現象が再現しない
ことがあった。

例えば、設置場所の状態（温度、湿度、雰囲気）が異常
発生場所と異なる等の理由によるものである。

これに対して以上の実施例システムによれば、異常を検
出した状態のまま故障解析を行なうので、より確かな故
障診断が実行できる。

また、工場に持ち返り故障解析をするのに比べて、詮所
結果が格段に早く得られる。

もし、工場においてもう１度故障解析をする場合であっ
ても、診断個所はある程度特定されているため、短時間
で故障解析を行なうことができる。

なお、以上の実施例においては、２重化プロセス入出力
機器において、「オンラインでの故障検出により降格し
たスタンバイ」というのがテストプログラム起動の条件
であったが、この起動条件を変えることによって、他の
場合にも同様の効果を挙げることができる。

例えば、次のようなケースが考えられる。

（１）　　スタンバイに降格した機器が自動的に故障診
断を実行するのではなく、人あるいは昇格したオンライ
ンからの指令により実行するかどうかを決定する。

ステドブログラムを実行すると、スタンバイとしての機
能をしなくなるので、実行するかどうかの選択を可能に
する。

（２）　　同様に、２重化していない場合であっても指
令により故障した場合にステドブログラムを実行できる
ようにする。

（３）　　故障が発生していなくても、指令によりテス
トプログラムを実行できるようにする。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明システムによれば
、異常を検出した状態のまま故障解析を行なうことがで
きるので、より確かな故障診断を実行することがで、工
場ではこの診断結果にも基づき特定された故障個所の修
理を実行すればよい。

また、工場に持ち返り故障解析をするのに比べて、診断
結果が格段に早く得られ、もし工場においてもう１度故
障解析をする場合であっても、診断個所はある程度特定
されているため、短時間で故障解析を行なうことができ
る。

更に、システム７０グラムとテストプログラムの均一化
ができる。すなわち、「指令により全テストプログラム
を実行」というモードを用意しておけば、製品の出荷前
の製品テストにも用いることができる。

従来は、システムプログラムとテストプログラムは別で
あったため、出力リードパックのタイミングが多少違う
等の問題があり、テストプログラムでは異常が検出でき
ないのに対し、システムで動作させると故障を検出する
ことがあったが、本発明ではシステムの診断プログラム
とテストプログラムはできる限り同じ状態で診断を実行
するようにしているため、こうした不具合も減少するわ
けである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の作用を概略的に示すフローチャート、
第２図は本発明の前提となるシステム構成を示すブロッ
ク図、第３図は通常時の診断プログラムと故障時の診断
プログラムの概要を示すブロック図、第４図はマスタ装
置で実行される処理の詳細を示すフローチャート、第５
図はプロセス制御装置の一例を示すブロック図、第６図
は従来の動作プログラム及び診断プログラムの内容を示
すブロック図である。 ７・・・マスタ側のプロセス制ｔＩｌ装置８・・・スレ
ーブ側のプロセス制御装置９・・・切換制御回路 １０・・・制御対象 １１・・・通常時の診断プログラム １３・・・故障時の診断プログラム 伏臥弁理士三好秀和 第３図 ７・］］ 第４図（ａ） 第４図（ｂ） Ｗｃ４図（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一の制御対象に対して、マスタ、スレーブから
   なる２台のプロセス制御装置を切換可能に接続して２重
   化を行なつたプロセス制御システムにおいて、 前記少なくともマスタとなるプロセス制御装置の側には
   、通常時用、故障時用からなる２種類の診断プログラム
   を内蔵させ、通常時用の診断プログラムの実行によりマ
   スタ側の故障が検知されたときには、マスタからスレー
   ブと制御権を移行させたのち、マスタ側では故障時用の
   診断プログラムを実行して、据付環境下において故障原
   因を究明し得るように構成したことを特徴とするプロセ
   ス制御システム。